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ISSN: 2340-9711
10 | Las patentes de hormigón armado. Del gran negocio al gran
desarrollo tecnológico. Los antecedentes del Movimiento Moderno
_Armando Valenzuela
Resumen pág 57 | Bibliografía pág 62
Armando Valenzuela es arquitecto
desde 1997. Actividad profesional de
forma independiente desde 1998 (Orv
arquitectos S.L.). Doctorando por el
Departamento de Composición de la
ETSAM; Conferenciante en 2013 en
la ETSAM: Owen Williams, la arquitectura de un ingeniero. Profesor invitado
desde 2008 en los seminarios de
verano de la Universidad de Paris-Est
Créteil dentro del Máster para estudiantes universitarios latinoamericanos
sobre Políticas urbanas y edificios
destinados a actividades juveniles.
Palabras clave
Patente, hormigón, fungiforme, Hennebique, Monier, Ransome
[1]
Introducción
El desarrollo de la Arquitectura del siglo XX, y especialmente la arquitectura Moderna, no puede
entenderse desasociado de la evolución de las tecnologías de la construcción y los sistemas
estructurales. La revolución industrial, sobre todo el segundo período –el comprendido entre 18401870 y principios del siglo XX– fue un tiempo de grandes avances tecnológicos y enormes
cambios sociales que tuvieron su reflejo en la configuración de las ciudades y los modos de
producción. De entre todos los logros técnicos y científicos, los que verdaderamente generaron
nuevos tipos arquitectónicos o, al menos, modificaron en gran medida los existentes fueron los
conseguidos en el campo de la construcción y la estructura.
Los nuevos centros de producción necesitaban de espacios cada vez más diáfanos, que los
sistemas tradicionales de madera y mampostería no eran capaces de solucionar. El desarrollo de
la red de transportes igualmente necesitaba de nuevos puentes, más resistentes, de mayor luz y
duraderos para un cada vez más intenso tráfico de mercancías. El hierro fundido se mostró como
una solución muy eficaz para la construcción de puentes y fábricas y su uso se extendió también a
otro tipo de edificios civiles, como iglesias y bibliotecas, y se utilizó como sistema “a prueba de
fuego” sustituyendo paulatinamente las estructuras de entramados de madera y muros de fábrica.
[1] La fábrica Albion Mill desde el Támesis.
Grabado de 1791. Fuente: The British Museum image service.
[2] Dibujo de la patente por William B. Wilkinson, de “Improvements in the Construction
of Fireproff Dwellings, Warehouses and
Buildings” 1984. Publicado en Building: 3000
year of Design, Engineering and Construction. Bill Addis, 2007.
[3] Vivienda Coignet, en St. Denis, Francia.
72, Rue Charles-Michels, 1853. Arquitecto:
Théodore Lachèz; Constructor: Françoise
Coignet, de “L´Ingénieur”, 1 de noviembre de
1855, lámina XXXIII. Publicado en Concrete.
The visión of a New Architecture. Peter
Collins. 2004.
Los incendios se habían convertido en algo trágicamente habitual en una industria incipiente en la
que las medidas de protección aún no se habían impuesto. La mayor parte de las construcciones,
incluso las industriales, se levantaban con estructura de madera y muros perimetrales portantes
de fábrica de ladrillo o mampostería. La fábrica más avanzada y elegante de su época no fue
ajena a ese sistema constructivo y esa fue precisamente la causa de su colapso. En efecto, en
1783 el arquitecto Samuel Wyatt y los ingenieros (y sus socios financieros) Boulton y Watt
construyeron a orillas del Támesis (Surrey) la factoría Albion Mill [1] una industria dedicada a
la producción de harina que pretendía su elaboración en cantidades sin precedentes en la
historia. En su interior se encontraba la tercera máquina de vapor construida por la compañía
Birminghan que producía la fuerza motriz necesaria para la molienda del grano de maíz. Albion
Mill se había levantado con el fin de mejorar y superar el rendimiento de los molinos de harina,
pero también se había configurado como un lugar social donde la aristocracia de Londres se
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dejaba ver y donde las personalidades extranjeras eran invitadas a visitar las instalaciones, como
hizo en 1786 Thomas Jefferson, futuro presidente de Estados Unidos. Había un consciente intento
de generar un icono fabril dentro de la ciudad, algo en sí mismo verdaderamente novedoso. Ya no
eran solamente los palacios o los edificios administrativos los que configuraban el entorno urbano,
sino que se les añadía la fábrica como imagen de la más absoluta modernidad tecnológica. En
1791, la ciudad de Londres presenció horrorizada cómo un incendio devoraba lo que había sido su
factoría estrella, y si bien hubo mucho rumores de un incendio provocado por el descontento de
los molineros, según un informe de la época la catástrofe ocurrió al recalentarse unos cojinetes de
la maquinaria de vapor, por un sobre esfuerzo para el que no estaba preparada.
Los incendios se convirtieron en una de las mayores preocupaciones de los propietarios y
proyectistas y, si bien en un primer momento la madera se sustituyó por estructuras de fundición,
hacia 1850 se había ido extendiendo la idea de que el hierro sin protección no era tan resistente
al fuego como se pensaba. El departamento de bomberos de Londres se negaba a entrar
en edificios incendiados con estructura de hierro por el peligro de hundimiento. En 1846 ya
se había probado la eficacia de revestir con mampostería la estructura metálica a efectos de
fuego, y se ensayaban diversos procedimientos con yesos y morteros de cemento para
obtener idénticos resultados.
El hormigón armado. Origen de las patentes: Wilkinson, Coignet y Monier
La invención del hormigón armado se suele atribuir al constructor William Boutland Wilkinson
(1819-1902), especialista en ornamentación y molduras de yeso y hormigón (al que
llamaba “ piedra artificial”) quien, en un intento de dar respuesta al problema de los incendios,
solicitó en 1854 la patente de un sistema que incluía armaduras de hierro para “la mejora de la
construcción de viviendas, almacenes y otros edificios resistentes al fuego”. Su técnica consistía
en una serie de casetones de yeso que se comportaban como encofrados perdidos en
los que se vertía hormigón sobre unas barras de hierro, generando, una vez fraguado, una
losa nervada [2]. Wilkinson, en su intento de conseguir construcciones resistentes al fuego y
económicas, construyó una verdadera losa nervada armada y supo reconocer de forma muy
intuitiva las propiedades de resistencia a flexión del nuevo material. Fue el primero en disponer
armaduras inferiores resistentes a flexotracción en los nervios de la losa, y realizó varios ensayos
de deformación de sus estructuras, algo inusual en la época. Utilizó su modelo estructural en
una vivienda en Newcastle en 1865, y constituyó una próspera empresa que mantuvo activa
hasta principios del siglo XX pero nunca llegó a formalizar un sistema integral de construcción
en hormigón armado.
[3]
[2]
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Unos años antes, en 1852, el industrial francés François Coignet (1814-1888) aplicó
vigas de hierro en doble “T” en la construcción de la cubierta de su casa, en la fábrica Saint
Denis, como refuerzo a la losa de hormigón de 30 cm de espesor que había diseñado.
Si bien no podía considerarse hormigón armado, sí mostraba con total claridad hacia dónde
se dirigían los esfuerzos de constructores, industriales y técnicos en esos años. Coignet se dio
cuenta rápidamente del potencial económico que había en la utilización de estos sistemas
de hierro y hormigón y en 1853 construyó una casa utilizando su invención [3]. La vivienda fue
inspeccionada en 1855 por un comité de catorce arquitectos dirigidos por Henri Labrouste.
Su dictamen no fue muy favorable exponiendo serias dudas sobre su seguridad estructural.1
Expuso su trabajo en la exposición de París de 1855 y al año siguiente patentó su técnica de
hormigón armado. En 1861 comenzó a publicar sus trabajos. En 1874 los presentó en Estados
Unidos bajo el título de Beton-Coignet. Description of the Material and its Uses in France and
America, editado por John C. Goodridge jr, que más tarde sería su socio y presidente de
la compañía New York Stone Contracting Co, depositaria y explotadora de las patentes de
Coignet. La empresa construyó algunos de los edificios más notables de Nueva York, como el
claristorio de la Catedral de San Patricio, el Museo Metropolitano de Arte y el Museo Americano
de Historia Natural.
En 1877 Thaddeus Hyatt, industrial e ingeniero neoyorquino, desconociendo los trabajos de
Wilkinson, publicó un libro de circulación privada donde se desarrollaba por primera vez un
pensamiento científico y sistemático relativo a la naturaleza del nuevo material.2 Sus estructuras
traslucían una notable comprensión del funcionamiento del hormigón armado. Dispuso barras de
acero en la zona de tracción anclándolas adecuadamente en la zona de compresión, entendió la
necesidad de disponer barras verticales en la zona de los apoyos y descubrió la esencia del
trabajo conjunto del acero y el hormigón: ambos materiales poseen casi el mismo coeficiente
de dilatación térmica.
Joseph Monier (1823-1906), un jardinero francés nacido en Saint-Quentin-de-Poterie, patentó
en 1867 un “sistema de cajas-barreños móviles, en hierro y cemento, aplicables a la horticultura”.3
Su “invento” consistía en la combinación de mallas de hierro y hormigón para la construcción
de macetas, depósitos, estanques y otros productos de jardinería [4]. Había comenzado a
experimentar con macetas de cemento y malla de alambre en 1849 y como muchos de sus
contemporáneos, también de modo intuitivo, se dio cuenta del alcance de sus resultados. Así,
después de su primera patente, siguió trabajando en nuevas aplicaciones y en 1868 patentó un
sistema de fabricación de tubos y tanques; en 1869, paneles prefabricados para fachadas;
en 1873, puentes para carros y puentes peatonales;4 en 1878, vigas; y el 15 de abril de
1886 un “sistema de construcción de casas fijas o portátiles, higiénicas y económicas de
hormigón y hierro”.5
1
La vivienda está situada en el número
72 de la calle Charles-Michels, en St.
Denis, París. Fue declarada Monumento
Nacional en 1998 y aún se mantiene
en pie.
2
El libro se titulaba: Account of Some
Experiments with Portland-cement-concrete Combined with Iron: As a Building
Material, with Reference to Economy of
Metal in Construction, and for Security
Against Fire in the Making of Roofs,
Floors, and Walking Surfaces, editado en
Londres en 1877 por Chiswick Press.
3
Nombre y descripción de la patente nº
77.165 registrada por Monier el 16 de
julio de 1867, doce años después de la
presentada por Lambot. Es considerada la
segunda patente registrada relacionada con
el hormigón armado.
4
En 1875 construyó la pasarela de
Chazelet, considerada el primer puente de
hormigón armado del mundo, con una luz
de 16,5 m y un ancho de 4 m.
5
Nombre y descripción de la patente nº
175.513 de 15 de abril de 1886.
6
Francesc Maciá, más conocido por su
faceta política como primer presidente de la
Generalitat Catalana durante la II República,
es uno de los pioneros en la introducción del
hormigón armado en España. Maciá adquirió
el privilegio exclusivo para España y sus colonias. El depósito aún permanece en servicio,
tiene 1.000 m3 de capacidad y una planta
circular de 25,30 m de diámetro. Sorprende
el pequeño espesor de sus paredes de 6 cm.
Su construcción responde al sistema característico de Monier de paredes reforzadas con
malla de alambre.
[4]
Ese mismo año proyectó y levantó una vivienda experimental en el patio de su empresa, en
la calle Pompe (París). Era un sistema muy ingenioso que consistía en construir un armazón
metálico con la forma de la vivienda y luego, una vez encofrado, verter el hormigón. En realidad
este procedimiento no suponía nada nuevo en sentido estricto: Henri Labrouste había construido
las bóvedas de la Bibliothèque Sainte-Geneviève a base de cables entrelazados con yeso; sin
embargo, lo novedoso estaba en la capacidad que tenía la propuesta de hormigón y alambre para
aguantar cargas y presiones y no solamente el peso propio. El sistema fue la base de las
estructuras laminares y permitía el uso del hormigón con una plástica que los sistemas lineales
eran incapaces de conseguir. Sin embargo, Monier no era un gran empresario y no consiguió
retener su invento y llevarlo más allá de los depósitos o elementos de jardinería. Malvendió su
patente al alemán Conrad Freytag en 1884 (quien se la cedió a G.A. Wayss para su explotación
en el norte de Alemania) y perdió la exclusiva de la explotación de su patente en Rusia, que
por seis años le había ofrecido el Zar Alejandro II en 1880. En 1892 obtuvo una patente
norteamericana para su invención, en un intento de hacerse con una parte del enorme mercado
que para el nuevo material había en Estados Unidos. Pero no obtuvo resultados comerciales de
forma directa y su sistema solo se estableció en Norteamérica de la mano de Wayss a través
de las concesiones a E. Lee Heidenreich. En 1900 Heidenreich publicó el opúsculo Monier
Constructions donde explicaba las ventajas del sistema derivado de las investigaciones alemanas
y con el que intentó abarcar parte del mercado americano que casi había copado Ransome.
Monier desarrolló sus trabajos exclusivamente de forma empírica, lo que restaba eficacia a
las armaduras que no siempre eran coherentes con los esfuerzos que debían soportar. Intentó
aprovechar comercialmente sus invenciones fundando empresas y registrando sus patentes en
otros países. En España introdujo una primera patente en 1884 y una mejora sobre la misma dos
años después, con una descripción tan amplia que le permitía la construcción de prácticamente
cualquier cosa en hormigón armado. El ingeniero militar Francesc Maciá i Llussà (1859-1933)
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[5]
7
La dosificación habitual de Hennebique
era “1 metro cúbico de gravilla, medio
metro cúbico de arena y 300 kilógramos de
cemento Portland de buena calidad” que se
encuentra en una proporción de 1 volumen
de cemento, 2,52 de arena y 5,05 de grava
que es casi coincidente con la dosificación
1-2,5-5 de la actual dosificación del hormigón HA-25. El texto entrecomillado pertenece a la descripción que se hace del sistema
Hennebique en el número 1114 de 1897 de
la revista Obras Públicas, pp. 74-75, editada
por el Colegio de Ingenieros de Caminos,
Canales y Puertos de España.
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[6]
adquirió los derechos de explotación de las patentes de Monier y en 1893 construyó el depósito
de Puigverd, en Lleida [5], considerado como la primera construcción española en hormigón
armado.6
Coignet, Monier y, poco antes, Wilkinson, supieron ver las posibilidades económicas en la
posesión exclusiva de un sistema constructivo de enorme utilidad por sus capacidades
mecánicas y de estabilidad frente al fuego. La patente se convirtió en el sistema más seguro
para garantizar el uso controlado y el beneficio económico en la utilización de sus métodos
estructurales. El ingente negocio que comenzaba durante estos años se prolongó hasta la
aparición de las normativas nacionales, primero en Francia y posteriormente en Alemania e
Inglaterra en la primera década del siglo XX, y en Estados Unidos en la siguiente. Durante más
de cincuenta años, el conocimiento estructural del hormigón armado estuvo en mano de unos
pocos avezados constructores, industriales y técnicos que formaron empresas e ingenierías
con proyección internacional, suponiendo la globalización de los nuevos sistemas constructivos.
La consolidación de las empresas. El hormigón armado como negocio de proyección
mundial: François Hennebique
A finales del siglo XIX aparecen innumerables patentes para la explotación comercial de
elementos y sistemas completos de hormigón armado. No fue tanto el afán investigador lo
que motivó esta eclosión de técnicas, sino la certeza de que se estaba en el inicio de un gran
negocio en la construcción. La durabilidad, facilidad de ejecución y mínimo mantenimiento, así
como su demostrada resistencia al fuego, hicieron del hormigón armado el material idóneo para
la construcción de todo tipo de edificios. Cottancin, Mèlan, Ransome, Hyatt, Hennebique,
Möller, Wünsc o Matrai, entre otros, pujaron por hacerse con el floreciente mercado de la
construcción mediante la explotación de la licencia industrial. De entre todos ellos, fue el franco
belga François Hennebique (1842-1921) el que consiguió dar un carácter empresarial a la
actividad, generando una próspera sociedad internacional que ya en 1902 había levantado más
de 7.000 estructuras. El contratista Hennebique había comenzado su carrera profesional como
restaurador de construcciones góticas lo que le confirió un considerable conocimiento sobre el
funcionamiento de las estructuras. Su primera patente fechada en Bélgica en 1886 consistía
en un “Sistema de forjados tubulares de hormigón reforzado con elementos de hierro”.
[4] Castillo de agua y kiosko Pivert en Pontorson construido con el sistema Monier.
Fuente: Joseph Monier en le naissance du
ciment armé, Jacques Degenne y Bernard
Marrey. 2001.
[5] Depósito de Puigverd contruido por
Frances Maciá i Llussà, con el sistema Monier.
Fuente: Exposición “El hormigón armado en
España. 1843-1936”. CEHOPU-CEDEX.
2010.
[6] Logotipo de la empresa Hennebique.
Fuente: CNAM/SIAF/Cité de l’architecture et
du patrimoine/Archives d’architecture du XXe
siècle. Dossier : 076 Ifa 3599/1 (doc. DN-2607-12-01).
El sistema estructural de Hennebique se fundamentaba en la utilización del pilar y la viga recta
de hormigón [6]. No realizó una investigación profunda ni propuso mecanismos estructurales
alternativos, sino que reemplazó los elementos lineales de madera o hierro por otros de hormigón
armado, más económicos y resistentes al fuego. Con esto consiguió dar forma a una retícula
estructural de pilares, vigas y losas de hormigón armado, como un sistema integral y cerrado apto
para todo tipo de construcciones. En realidad, lo que hizo fue crear el esqueleto autoportante.
Sus aportaciones técnicas más relevantes fueron el doblado de las patillas de las armaduras
metálicas, la dosificación de hormigón 1/25/57 (coincidente con la actual HA-25), fijar unos
recubrimientos para las armaduras aún vigentes y la incorporación de estribos, de chapa plana,
que permitían sujetar la estructura en la posición correcta durante el fraguado y componer unos
triángulos indeformables en los apoyos.
El ejemplo más claro de la visión empresarial de Hennebique fue la construcción de su propia
villa en Bourg-la-Reine entre 1901 y 1903. A pesar de parecer una amalgama de elementos
arquitectónios, tenía algunas cuestiones que preconizaban la proximidad del hormigón armado
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[7] Vivienda Hennebique en Bourg-la-Reine.
Fuente: CNAM/SIAF/Cité de l’architecture et
du patrimoine/archives d’architecture du XXe
siècle. Tarjeta Postal, colección G. Delhumeau. Dossier : 076 Ifa 7777.
[8] Hilandería de algodón Barrois Frères,
quartier de Fives, Lille (Nord). Vista exterior.
Fotografía anónima. Fuente: NAM/SIAF/ Cité
de l’architecture et du patrimoine/Archives
d’architecture du XXe siècle. Dossier : 076 Ifa
113/27 (doc. 3-A-040).
[9] Lavandería industrial Duméril, Jaéglé et
Compagnie, Vieux-Thann (Haut-Rhin), vista
de la fachada principal. Fotografía anónima.
Fuente: CNAM/SIAF/Cité de l’architecture et
du patrimoine/Archives d’architecture du XXe
siècle. Dossier : 076 Ifa 25/9 (doc. 3-A-635).
[10] Fábrica Pacific Coast Borax Co. construida por E.L. Ransome. Arriba: primera fase
de 1897. Abajo: segunda fase de 1903. En
seis años la construcción masiva dio lugar a
edificaciones permeables a la luz y ventilación
llevando a fachada el esqueleto estructural.
Fuente: Ransome Unit Construction. Ransome Engeenering Company. Nueva York. 1912.
Fondo documental del autor.
[7]
con la arquitectura del Movimiento Moderno: cubierta plana ajardinada, grandes ventanales,
fachada no resistente y planta libre [7]. La expresión del hormigón como material nuevo aún no
era algo en lo que pensaran los proyectistas del siglo XIX, al contrario, lo consideraban un
material suficientemente plástico como para imitar diversos acabados, ellos “se dieron cuenta
que era más económico producir piedras artificiales vertiendo hormigón que extrayendo piedra
natural”.8 Por eso, hasta la segunda década del siglo XX, la mayor parte de las fachadas de
los edificios de hormigón armado buscaron imitar la construcción en piedra ahorrando, de esa
forma, mano de obra. Tan solo las estructuras interiores de los edificios fabriles quedaban
desnudas puesto que no se veían desde el exterior. Hennebique, sin embargo, intentó evidenciar
el esqueleto estructural en algunas fachadas de fábricas, como en las hilanderías de Tourcoing
de 1895 y Fives de 1896 [8] o la lavandería Duméril de 1902 [9], donde la estructura
exterior aparece escasamente “adornada” con molduras o impostas. Más que la búsqueda de un
lenguaje propio, era la necesidad de mostrar las virtudes de su invento y la capacidad de hacer
transparentes las fachadas para convertirlas en fuente de iluminación natural. Estas decisiones –
en principio más comerciales que arquitectónicas– empezaron a marcar una tendencia en lo que
sería el tipo de fábrica hasta las primeras décadas del siglo XX: un contenedor de pisos, en torno
a siete, de planta longitudinal, grandes ventanas y estructura porticada, que adoptó el nombre de
fábrica “monolítica” en referencia a los nudos rígidos.9
[11] Patente nº 611.907 de Hennebique en
Estados Unidos: “Construcción de vigas,
viguetas y similares” 1898. United States
Patent and Trademark Office.
En Estados Unidos fueron Ernest L. Ransome, y posteriormente Albert Kahn, quienes
desarrollaron este tipo edificatorio llevándolo a unas dimensiones desconocidas en Europa.
[8]
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[9]
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[10]
8
BILLINGTON, David P. La torre y el puente:
el nuevo arte de la ingeniería estructural,
Cinter Divulgación Técnica, 2013, p. 164.
9
Este tipo edificatorio duró hasta la taylorización de los sistemas de producción, la
implantación de los trabajos en serie y las
cadenas de montaje, que demandaban un
tipo de edificio lineal y en una sola planta.
10
En 1902, un edificio que había construido
cinco años antes para la Pacific Coast Borax
Bayonne en Nueva Jersey, una empresa
dedicada al refinado de colemanita, sufrió un
espectacular incendio que atrajo la atención
de toda la nación. El fuego fue tan intenso que
el acero de las maquinas se derritió y el hierro
de las instalaciones se fundió, pero la fábrica
apenas sufrió daños porque estaba hecha de
“hormigón armado incombustible”. Fue una
enorme publicidad para el nuevo material,
para las compañías que lo producían y el
triunfo y la justificación de la vida profesional
de Ransome.
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[11]
Ransome, originario de Inglaterra, construyó en 1886 dos pequeños puentes en Golden Gate
Park, San Francisco, considerados los primeros puentes de hormigón armado en Norteamérica.
Su trayectoria profesional le convirtió en el constructor de fábricas con estructuras de hormigón
más reconocido en Estados Unidos durante los primeros años del siglo XX, aplicando
sistemáticamente sus innumerables patentes. Los primeros edificios que proyectó eran de aspecto
masivo y muy ligado a las primeras fábricas tradicionales. Paulatinamente comprendió las
ventajas del esqueleto rígido de hormigón armado y fue liberando las fachadas de su carga
muraria para convertirlas, al igual que Hennebique, en un entramado de vigas y soportes
que flanqueaban grandes superficies acristaladas [10]. Costruyó también el Ingalls Building, el
primer rascacielos de hormigón armado con acero trenzado, de 16 plantas y losas que actuaban
como diafragmas frente al empuje del viento, constituyendo una estructura absolutamente
monolítica. Ransome consiguió convencer de manera contundente de las ventajas10 de la
aplicación del nuevo material en la construcción de edificios industriales y abrió el camino
para que su discípulo más brillante, Albert Kahn, convirtiese la construcción de fábricas en un
paradigma del Movimiento Moderno.
Hennebique comprendió, dado el éxito de la empresa y su rápido crecimiento, que era necesario
delegar y creó la figura del Agente General, un empresario local con poder de decisión
en cuestiones técnicas y libertad para contratar y dirigir sus propias obras. Esto, que fue clave
para el sostenimiento de la multinacional del hormigón, fue también causa de cierto descontrol
en las obras lejanas que terminaron por provocar accidentes mortales. En 1902 llegó a tener
290 concesionarios y 43 oficinas en Europa, 12 en Estados Unidos [11] y 10 por África y Asia.
Durante los primeros años del siglo XX tuvo el monopolio de la construcción de obras en hormigón
en Inglaterra. En España fue el ingeniero José Eugenio Ribera, mentor de Eduardo Torroja,
el concesionario de Hennebique, desde 1897 hasta 1901, año en que fundó su propia empresa.
Las empresas concesionarias y la propia casa matriz tenían dos formas de trabajar: podían
realizar sus propios proyectos, actuando como diseñadores o promotores, como en el edificio
de calle Danton 1, en París, la sede social de la empresa y un intento de convencer al mundo
de que con hormigón era posible construir también edificios de viviendas; o podían trabajar
como meros contratistas, a las ordenes de otras empresas, ingenieros o arquitectos. Fue esta
segunda opción la que demostró la flexibilidad del sistema dando respuesta a casi cualquier
necesidad edificatoria
Una de las preocupaciones de Hennebique fue la ideación y desarrollo del voladizo que
representaba tanto la resistencia como el monolitismo del hormigón armado y la garantía de
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su capacidad estructural. Un edificio especialmente singular con un voladizo de 4,25 metros
fue la fábrica de piensos Weaver & Company (1897-1898), en el muelle norte Swensea en
Inglaterra [12]. Constituyó un hito en la construcción al ser el primer edificio de hormigón armado
en Inglaterra y el primero, además, en utilizar el hormigón visto como elemento definidor
de la fachada. La desnudez estructural, y la capacidad de adaptabilidad del sistema Hennebique,
quedó manifiesta en edificios como los Almacenes y edificios de servicios marítimos de Bruselas
(1904-1906) que preludiaban las fábricas con patios interiores; la Fábrica de zapatos de Boston
de 1911, con un innegable parecido al edificio de Ford Motor Company Plant, Highland Park de
Albert Kahn (1909-1910), o la fábrica Lingotto-Fiat, de Giacomo Mattè-Trucco.
El sistema se adaptó bien a los movimientos y “estilos” arquitectónicos. Al contrario de otras
patentes con gran impronta formal, las estructuras de Hennebique podían pasar desapercibidas,
estaban al servicio de los diseñadores y ese precisamente fue uno de los pilares de su éxito. Sus
estructuras tanto valían para levantar un edificio neoclásico o una construcción Moderna.
La estructura monolítica porticada permitió la existencia de la cubierta plana, la liberación del
cerramiento (y, consecuentemente, la horizontalidad de las ventanas) y una organización de
volúmenes y plantas libres.
[12]
Todos los productos de Hennebique se fundamentaban en su propia y exitosa experiencia en
obra. No existía un cálculo teórico y profundo detrás de su sistema, algo que además despreciaba,
su proceso creativo se basaba en las pruebas de carga [13] y los experimentos acumulativos:
como las formas habían funcionado, en la siguiente generación de productos se iba más allá,
haciendo estructuras más ligeras; esta manera de trabajar tenía un indudable valor comercial,
pero suponía un total descontrol en la reducción de materiales. En realidad, en esos años, casi
todo lo que se sabía del hormigón era empírico. Algunas de las estructuras así diseñadas
colapsaron y el prestigio de la firma Hennebique empezó a decaer de tal manera que la empresa
apenas sobrevivió a su fundador.
En 1901 se derrumbó un diseño de Hennebique en Basilea, con numerosas pérdidas de vidas
y con repercusiones en toda Europa, lo que supuso el fin de la hegemonía de su compañía.
En 1905 se produjo el hundimiento del Tercer Depósito del Canal de Isabel II en Madrid, obra de
José Eugenio Ribera con el sistema Hennebique [14], causando 30 muertos; y aunque el informe
redactado por el premio Nobel y perito ingeniero José Echegaray exculpase a los técnicos,
produjo una gran desconfianza con los sistemas de hormigón retrasando su uso en España. Pero
no solo el sistema Hennebique fallaba, el de Matrai en la pasarela de Suffren o el de Cottancin en
los almacenes Pra en Santiago de Chile también colapsaron mortalmente.
No obstante, el trabajo de Hennebique, tanto en el hormigón armado como en el concepto
empresarial, supuso el impulso definitivo para el uso del nuevo material, dándole mucha
importancia a los medios promocionales. Fue el primero en utilizar masivamente la publicidad
directa a través de una publicación propia que se editó ininterrumpidamente desde junio de
1898 hasta agosto de 1939: Le Béton Arme [15]. Con su ingente trabajo consiguió demostrar
que el hormigón armado era un material apto para todo tipo de edificaciones civiles, obras
públicas e incluso barcos y pantalanes. Hennebique murió en París, el 7 de marzo de 1921. A
partir de su muerte apenas existen referencias técnicas que mencionen su trabajo, excepto
breves notas históricas. Su empresa cerró en 1967.
[13]
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[14]
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[12] Fábrica de Piensos Weaver & Company.
Muelle Norte, Swansea, West Glamorgan. Vista del Voladizo. Fotógrafo: Galwey, Reginald
Hugo de Burgh 1959. Fuente: Architectural
Press Archive / RIBA Library Photographs
Collection. RIBA50016.
[13] Prueba de carga sobre viga. Lausanne:
vista de la viga experimental (sección de 0,16
m x 0,21 m ; luz de 3,50 m). Fotógrafo desconocido. Fuente: NAM/SIAF/ Cité de l’architecture et du patrimoine/Archives d’architecture
du XXe siècle. Dossier: 076 Ifa 60/10 (doc.
6-J-078).
[14] Hundimiento del tercer depósito del
Canal de Isabel II, Madrid. Imagen de la revista
Béton Armé de abril de 1905. Fuente: NAM/
SIAF/ Cité de l’architecture et du patrimoine/
Archives d’architecture du XXe siècle. Dossier:
076 Ifa 138/21 (doc. 6-J-001).
[15] Portada de la Revista Béton Armé nº 177,
febrero de 1913. Fondo documental del autor.
[16] Silo de grano (cereales). Ludwigshafen.
Rhein. 1914. Ing. Wayss und Freytag. De
LANGEWIESCHE, Karl Robert. Bauten
der Arbeit und des Verkehrs aus Deutscher
Gegenwart,1929, Leipzig. Fondo documental
del autor.
[17] Losa plana sobre soportes fungiformes.
Arriba, esquema de C.A.P. Turner. Centro 224
y 225 capitel fungiforme de C.A.P. Turner con
el ábaco característico. Abajo, esquema de
Robert Maillart. Centro 226 capitel fungiforme
de Robert Maillart. Publicado en la Schweizerische Bauzeitung el 22 de mayo de 1926.
[15]
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El cientificismo alemán. Las primeras teorías de cálculo. Wayss und Freytag
En 1885, el joven ingeniero berlinés A.G. Wayss (1851-1917) conoció el sistema Monier
durante su presentación en la Exposición Industrial de Amberes; poco después adquirió
los privilegios de explotación de la patente. A partir de ese momento, Wayss inició
una expansión internacional y consiguió hacerse con el mercado del hormigón en
Centroeuropa. En 1893 se asocia con C. Freytag para formar la compañía Wayss und
Freytag convirtiéndose en la empresa de hormigón armado más importante en Alemania
hasta la Primera Guerra Mundial. Su contribución más notable fue entender el hormigón
armado como un material que se podía someter a procesos de conocimiento científico,
dándole la máxima importancia a la investigación, comportamiento estructural y métodos
de cálculo.
Trabajaron con el ingeniero civil Mathias Koenen, que en ese tiempo intentaba
conjeturar el momento flector de una losa con varillas de hierro en su plano inferior,
y el coeficiente de dilatación de los materiales que la componían (hormigón y hierro).
Había sido designado como jefe de obra para la construcción del Reichtag, obra del
arquitecto Paul Wallot (1882) y pretendía aplicar los principios de Monier para los forjados
ignífugos. Wayss und Freytag también colaboró con Johann Bauschinger (matemático e
Ingeniero Civil), director del Politécnico de Múnich y con Emil Mörsch autor de varias
teorías sobre el hormigón armado, siendo las más importantes aquellas sobre el lugar
geométrico de las fibras deformadas de una viga, y las teorías sobre cortantes y la
torsión. Sus investigaciones le hicieron formar parte de la comisión que redactó en 1904
las primeras normas alemanas sobre hormigón armado.
El interés de los alemanes por el cálculo teórico frente al pragmatismo experimental de
Hennbique dio lugar a dos líneas divergentes de pensamiento estructural, y es el inicio
de las oficinas de cálculo y los proyectistas frente a las grandes empresas que vendían
el sistema basado exclusivamente en la experiencia. Esta búsqueda de la razón numérica
fue, a su vez, la mayor limitación de los alemanes debido a que solo proyectaban y
construían aquello que podían justificar desde el cálculo, con lo que acortaban el
abanico de soluciones estructurales. Por la misma razón desecharon los forjados planos
sobre soportes fungiformes, a pesar de que empresas alemanas trabajaron con el ingeniero
ruso Artur Ferdinandovitch Loleit, inventor de uno de aquellos sistemas. Sencillamente no
encontraron una formulación matemática suficientemente fiable que les permitiese el
desarrollo de ese tipo estructural. [16]. Wayss y Koenen rehicieron los diseños de
Monier para encajarlos en sus ecuaciones de cálculo y obviaron todo lo que era intuitivo;
en 1887 publicaron sus resultados en un texto considerado como la primera publicación
técnica que describía con precisión el comportamiento mecánico del hormigón armado:
Das System Monier, Eisengerippe mit Cementumhüllung “Monierbroschüre”. El punto de
[16]
[17]
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[19]
inflexión en el desarrollo de las patentes se produce en 1892. En ese año presentan una licencia
industrial en la cual describían el comportamiento del hormigón armado en cuanto a adherencia y
transmisión continua de fuerzas entre el hierro y el hormigón. Ya en 1884 Ransome había
solicitado una patente para barras cuadradas retorcidas en frío que mejoraba la unión entre los
elementos. A partir de ahí se generó una segunda y apasionante carrera de patentes para diseñar
las armaduras con mayor adherencia y conseguir mayor resistencia estructural.
Según Wayss, todo tenía que ser científicamente formulado. El tiempo le dio la razón; mientras la
empresa de Hennebique languidecía hasta desaparecer en 1967, Wayss und Freytag entraba
indemne en el siglo XXI posicionándose como una de las mayores ingenierías del mundo11. La
empresa sigue en activo.
11
Actualmente, solo el departamento de
ingeniería, tiene un volumen de negocio de
300 millones de euros y 700 empleados.
La firma es un conglomerado de múltiples
empresas con una facturación de 7.000
millones de euros. Es un referente en el
diseño, cálculo y construcción de túneles.
12
Loleit era ingeniero y matemático e intentó justificar sus experiencias con este tipo
de estructuras mediante la aplicación del
método de Grashof, pero no convenció a los
alemanes a pesar de insistir en que también
había ideado un método de cálculo propio.
La losa sobre soportes fungiformes
Uno de los objetivos de los proyectistas de almacenes y fábricas de principios del siglo XX fue la
obtención de la planta diáfana. Las grandes luces, que favorecían una planta vacía de estructura,
tenían como consecuencia la existencia de estructuras con importantes cuelgues, generando
espesores virtuales de forjado incompatibles con la optimización espacial y económica que
requerían aquellos edificios. Tres ingenieros, de forma independiente, dieron con una solución:
evitar dichos cuelgues haciendo que la losa de forjado fuese un elemento estructuralmente
activo y no pasivo como hasta ese momento. En Estados Unidos, en 1906, Claude Allan Porter
Turner construyó el primer edificio con ese sistema, que había estado estudiando desde 1905, el
edificio Bovey, en Minneapolis. En 1907 Artur Ferdinandovitch Loleit lo utilizó en la fábrica textil
Bogorodsk-Glukhovskoe, cerca de Moscú. En 1908 Rober Maillart, sin conocer el trabajo de
C.A.P. Turner ni el de Loleit, dio con una solución aparentemente idéntica. En los tres casos el
principio estructural era el mismo y consistía en que la losa de forjado fuese capaz de transmitir
los esfuerzos a los soportes sin necesidad de vigas. Esto era posible mediante la colocación
estratégica de armaduras en ambas caras del elemento, pero generaba un problema complejo: el
punzonamiento. Para solucionar este esfuerzo la carga debía entregarse gradualmente al soporte
siguiendo una trayectoria hiperbólica. Maillart comprendió que la trayectoria de las cargas debía
quedar comprendida dentro de esta curva teórica y dispuso de una amplia selección de formas
definidas por parámetros puramente de ejecución. Las armaduras de la losa las dispuso formando
cuadrícula a 90º y siguiendo la dirección de los ejes principales de la situación en planta de los
soportes; de esta manera podía transmitir las cargas a los pilares desde cualquier dirección [17].
Los tres sistemas diferían fundamentalmente en la disposición de las armaduras. Maillart, de una
forma muy racional, las disponía en cuadrícula ortogonal en la zona traccionada y reforzaba las
zonas de punzonamiento con una parrilla de armaduras, también ortogonales y paralelas a la
parrilla base, que se conectaban a 45º con la armadura inferior resolviendo la transmisión del
cortante. En función de las cargas, los capiteles de Maillart podían crecer junto con las armaduras
de punzonamiento.
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Turner, sin embargo, utilizaba una disposición radial de refuerzos y armaduras que “cosía”
todos los apoyos de los soportes. En realidad funcionaba como una red de vigas planas
embebidas en la losa. El sistema de Turner tenía problemas de punzonamiento para
cargas fuertes por lo que incorporó un ábaco de transición entre la losa y el soporte.
Cuando las sobrecargas podían deformar excesivamente la losa, Turner introducía
una retícula de barras de acero ortogonal respecto de los lados de la losa como algo
excepcional.
Tanto Maillart como Turner fueron muy fieles a sus respectivas invenciones. Introdujeron
mejoras o las adaptaron a las condiciones de geometría y espacio de los proyectos que
realizaron. Ambos protegieron sus trabajos mediante patentes, Maillart el 10 de enero de
1909, después de un año de pruebas con óptimos resultados, en Suiza y con el número
46928 bajo la denominación de Beamless Deck. Turner a su vez protegió su sistema
mediante una patente presentada en Estados Unidos, el 11 de junio de 1907 y autorizada
el 12 de septiembre de 1911 bajo el número US. Patent 1003384 y la denominación Steel
Skeleton Concrete Construction.[18]
Imagen obtenida de BILL, Max, Robert Maillart
Brücken und Konstruktionen,1969.
[18] Patente nº 1003384 de C.A.P. Turner en
Estados Unidos: Steel Skeleton Concrete
Construction, 1911. Fuente: United States
Patent and Trademark Office.
[19] Almacenes Mostorg, de 1927. Perspectiva y sección estructural de proyecto. De
KHAN-MAGOMEDOV, Selim O. Pioneers
of Soviet Architecture: The Search for New
Solutions in the 1920s and 1930s, 1987.
[18]
Loleit, sin embargo, no patentó ninguna de sus creaciones. En Rusia no tenía competencia
y la empresa alemana para la que trabajaba no tenía interés en su sistema por carecer
de un cálculo convincente12. Él, además, no utilizó indiscriminadamente su invento
sino que lo fue variando según las necesidades. Para Loleit, el sistema, en vez de ser
un conjunto de elementos definidos, era una idea que se adaptaba y construía según
las necesidades de cada proyecto. Así, en el proyecto de la fábrica textil BogorodskGlukhovskoe, de 1907, la losa estaba armada con una retícula ortogonal base, en la
dirección de los ejes de los soportes, y un refuerzo a punzonamiento en cuadrículas a
45º respecto de los mismos. Sin embargo, unos años después, en el edificio para los
Almacenes Mostorg, de 1927 [19], el diseño de la estructura se refinó y racionalizó; la
armadura tenía una disposición muy similar a la usada actualmente. Incorporaba algo que
hasta ese momento no se había visto: una capa de armadura superior para reparto de
carga, una capa inferior de refuerzo a deformación de vano y otra capa para resistir el
punzonamiento. En la medida en que Loleit fue acumulando experiencias con la práctica,
sus diseños estructurales se hicieron más estrictos y elegantes.
[20]
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El negocio de las patentes generaba grandes beneficios y, si bien Maillart por sus circunstancias
personales no pudo aprovecharse de ello, Turner sí lo hizo, llegando a construir en 1913 alrededor
de mil forjados. Con este potencial económico, se inició otra guerra de patentes y cualquier
variación, por nimia que fuese, daba lugar a una nueva solicitud de registro. Entre las
más notables, por su trascendencia en Europa, está la de Julius Kahn, hermano de Albert y
Moritz Kahn, presentada en 1916 y aprobada el 19 de noviembre de 1918 bajo el nombre de
Reinforced concrete building construction, con el número US Patent 1285211 [20]; fue
la que se implantó en Reino Unido de mano de la filial inglesa de la Trussed Concrete Steel
Company, la ingeniería de los hermanos Kahn.
El sistema de losa fungiforme fue de gran importancia en el desarrollo de las posteriores fábricas
europeas que aspiraban a tener plantas diáfanas13, y el modelo de referencia fue el de Turner, que
era menos eficaz y elegante14 que los de Maillart o Loleit. Las razones de esto tenemos que
buscarlas en la pujante industria norteamericana que empezaba a instalarse en Europa, sobre
todo en Inglaterra, y que traía sus propias referencias, y en el impacto que causó la publicación
en Inglaterra, en 1917, del libro The Design and Construction of Industrial Building de Moritz
Kahn.15[21]
13
El sistema de losas sobre soportes
fungiformes alcanzó su máxima expresión
en fábricas como la Boots Wets de
Owen Williams (Nottingham, 1930), la
Van Nelle de J. A. Brinkman y L.C. van
der Vlugt con el ingeniero Jan Gerko
Wiebenga (Rotterdam, 1930), o los
Almacenes Schunck de Josephus Peutz
(Heerlen, 1933).
14
En la actualidad la construcción en
losa utiliza un entramado de armaduras
similar al propuesto por Maillart estando
en desuso el planteamiento de Turner.
15
Moritz Kahn había llegado a Londres en
1907 para fundar la filial inglesa de la Truscon y abarcar el negocio europeo y asiático.
El libro, que publicó en 1917 con un marcado carácter publicitario, contenía un detallado estudio sobre el diseño y construcción
de fábricas y una amplia documentación
gráfica sobre el sistema de losa sobre
soportes fungiformes desarrollado según la
patente de Julius Kahn (su hermano) a partir
de las experiencias de C.A.P. Turner.
16
El fin de las patentes: la reglamentación
Juan del Corro fue director de la Escuela
Técnica Superior de Arquitectura de Madrid
entre 1972 y 1980.
En 1906 se registraron solo en Francia 262 patentes relacionadas con el hormigón armado. La
gran cantidad de licencias a nivel mundial y la ausencia de una reglamentación nacional producían
verdaderos conflictos a la hora de controlar los costes, medidas de seguridad y normas de
adjudicación en las obras públicas y edificios oficiales, principales clientes y destinatarios de las
nuevas tecnologías. Pronto se vio la necesidad de establecer criterios objetivos de medida
y control que permitiesen liberarse de las restricciones de una patente, y que garantizasen
la seguridad de los edificios, las estructuras y las personas. La primera en redactarse fue la
suiza Provisoriche Normen für Projektierung Ausführung und Kontrolle von Bauten armiertem
Beton (EMPA) de 1903 y la siguiente fue la prusiana Bestiurmugen für die Ausführung von
Konstructionen aus eisenbeton in Hochbau, de 1904. Sin embargo, la normativa que mayor
influencia tuvo en Europa fue la francesa.
La administración francesa creó una comisión interministerial que estudió el problema. Dicha
comisión estaba formada entre otros por Considère, ingeniero jefe de Puentes y Caminos,
y Hennebique. Desde el primer momento hubo conflicto de intereses entre ellos y sobre qué
esfuerzos estructurales debían considerarse en la reglamentación. Finalmente Considère impuso
que se debía tener en cuenta, en el cálculo de las deformaciones, la resistencia del hormigón a
tracción. En menos de veinte años, el hormigón armado, sujeto a patentes y ensayos y sin
normativa alguna, se vió investido de un corpus reglamentario y del poder legal de las ordenanzas
públicas. Fue la Circular Ministerial de 20 de octubre de 1906, y en ella se dividían por primera
vez las funciones de constructores y proyectistas.
En 1904 la Asociación Alemana de Arquitectos e Ingenieros, junto con la Asociación Alemana
de Hormigón, redactó una propuesta de normalización para las estructuras de hormigón armado.
Sin embargo, no será hasta 1932 cuando se formule la primera norma DIN 1045 sobre diseño
de estructuras de hormigón armado, bajo la dirección de Emil Mörsch. En 1915 con idéntica
finalidad se redacta el Código de la Ciudad de Londres que es el origen de las actuales
British Standard; desde 1907 Reino Unido había contado con una ordenanza no oficial que
permitió cierta independencia de las normativas europeas. Se trataba del Report of the Joint
Committee of Reinforced Concrete.
En Estados Unidos se desarrolló un programa de investigaciones formado por once universidades
entre 1903 y 1910. Durante los siguientes cinco años se realizaron ensayos sobre edificaciones.
Finalmente, en 1917, bajo el patrocinio de la American Society for Testing and Materials y
representantes de los ingenieros civiles, ingenieros ferroviarios y fabricantes de cemento, se
publicó una primera normativa: Standard Building Regulations for the use Reinforced Concrete.
La consolidación del sistema de normas de hormigón ocurrió en 1947 con la edición del
primer reglamento del American Concrete Institute, el ACI-318.
La circular francesa fue adoptada como normativa nacional por diversos países mientras
redactaban sus propios reglamentos. Italia la usó hasta 1907, Rusia hasta 1915 y España hasta
1939, año en que se publicó una instrucción provisional, vigente hasta 1944. En esa fecha
se aprobó definitivamente la primera Instrucción de Hormigón Armado Española, cuyo redactor
fue casi exclusivamente Juan del Corro16 y que apenas supuso variación respecto de la ordenanza
de 1939.
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VALENZUELA, Armando; “Las patentes de hormigón armado. Del gran negocio...”, rita, nº3, abril, 2015, pp. 134-145.
[20] Patente nº 1.285.211 de Julius Kahn en
Estados Unidos: “Construcción de edificios
de hormigón armado” 1918. Fuente: United
States Patent and Trademark Office.
[21] Vista interior de uno de los edificios de la
Ford Motor Co, Detroit Michigan publicada en
el libro KAHN, Moritz. The Design and Construction of Industrial Building, 1917. Fondo
documental del autor.
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El hormigón había dejado de ser un material secundario, de jardinería y de protección frente al
fuego y había ganado la partida frente a otros materiales estructurales, fundamentalmente por su
fácil producción y la necesidad de una mano de obra no muy especializada. A este surgimiento
había contribuido una fuerte campaña publicitaria y sus enormes prestaciones comparadas con
su bajo coste de fabricación. En Europa y Norteamérica la revolución industrial había dado
paso al desarrollo económico. Se necesitaban puentes y carreteras que facilitasen el transporte,
se incrementaron los puertos, los edificios de abastecimiento y los depósitos. Las distintas
administraciones se dieron cuenta de que no podían dejar en manos privadas la potestad del
desarrollo de sus países y decidieron, en las dos primeras décadas del siglo XX, liberalizar las
patentes de hormigón armado para que la enorme cantidad de obras públicas fuesen controladas
exclusivamente por la administración.
Con el advenimiento de las reglamentaciones nacionales comenzó el declive de los sistemas
patentados; se pusieron al alcance de los proyectistas los métodos de cálculo y comprobación
normalizados para el diseño libre de estructuras de hormigón. Fue el momento en que los
ingenieros estructurales se convirtieron en los proyectistas y directores de sus obras. Fue el
momento en que algunos arquitectos visionarios se dieron cuenta de las posibilidades que ofrecía
el hormigón armado para pensar en una nueva arquitectura.
[21]
VALENZUELA, Armando; “Las patentes de hormigón armado. Del gran negocio...”, rita, nº3, abril, 2015, pp. 134-145.
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